(57)【要約】      （修正有）【課題】安価で高精度な成形のできるインクジェット記録ヘッドの製造方法の提供。【解決手段】樹脂型を用いてノズル及びチャンバープレートを形成するインクジェット記録ヘッドの製造法であり、融点が６０℃〜１８０℃のアクリルなどの熱可塑性樹脂で形成された樹脂型１０にフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂１２を注入する。この樹脂型１０ごと加熱処理を行い、樹脂型を溶解・除去し、かつ熱可塑性樹脂をアモルファスカーボン化する。【選択図】図１
2005349631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂型を用いてノズル及びチャンバープレートを形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記樹脂型は融点が６０℃〜１８０℃の熱可塑性樹脂で形成され、
前記ノズル及びチャンバープレートは熱硬化性樹脂で形成され、
前記樹脂型ごと加熱処理を行うことで樹脂型を溶解・除去し、かつ前記熱可塑性樹脂をアモルファスカーボン化することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記樹脂型は、リソグラフィー工程で成形された母型から第１の金型を作成し、前記第１の金型から作成した第２の金型を用いて作成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法に関し、特に樹脂型を用いてノズル及びチャンバープレートを形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットノズルは、高画質に伴って、微細なサイズと高精度を要求されている。同時に高速化のためにインクジェット記録ヘッド自体のサイズの拡大が求められている。また当然のことながら低コストであることも要求されており、これらを達成するインクジェットノズルの作成方法として各種の方式、材料が提案されている。
【０００３】
微細な金型である、所謂ナノ金型を使った成型法を提案されているが、  離型時に金型の変形、損傷が多く、生産効率の低下、歩留まりの低下が起こりやすく、また微細な金型は当然高価なのでコストも高くなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
成形で微細なサイズのプレートを作り、接合で一体化する方法も提案されているが、成型では微細なサイズのプレート形成は難しく、また微細なサイズのプレート同士の接合を正確に行うことは更に難しい。
【０００５】
インク室、インク流路などの空洞となるべき部分を樹脂の固体層で形成し、その外側にノズル部分をモールド成形した後、樹脂の固体層を溶出して空洞部分を形成する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかし、この方法ではノズル部分などの全体を外側から形成することが出来ず、射出成形などの方法でノズル・チャンバープレート等を成形することは難しい。
【０００７】
金型の代わりに樹脂材料で型を作成し、熱硬化性樹脂でノズル及びチャンバープレートを成形すれば、熱処理の際に樹脂製の型は溶出・消失するので離型の必要がなく、生産効率の低下、歩留まりの低下もない。更に、熱硬化性樹脂をアモルファスカーボン化させる工程を最終的に加えれば、樹脂材料の型はアモルファスカーボン化の工程における１０００℃を超える温度で完全に炭化し、消失するのでノズル及びチャンバープレートに樹脂が残留する恐れはない。
【０００８】
NI電鋳金型からの離型、金型自体の消耗による作り直しなど、ナノ金型を使う場合は懸念点が多くあるが、安価な樹脂で型を作製し、一回ごとの使い捨てにすれば精度よく母型の型も長く使えるのでコストを削減できる。
【０００９】
本発明は、微細金型を使った成型でアモルファスカーボンインクジェットノズルを使う場合、高精度な微細ノズル、ヘッドサイズの拡大（長尺化）、低コストを達成することを目的としている。
【特許文献１】特開平１０―２４５９５号公報        （図１、第２〜３頁）
【特許文献２】特開平６―８４５４号公報            （図５、第２〜４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事実を考慮し、安価で高精度な成形のできるインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、樹脂型を用いてノズル及びチャンバープレートを形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記樹脂型は融点が６０℃〜１８０℃の熱可塑性樹脂で形成され、前記ノズル及びチャンバープレートは熱硬化性樹脂で形成され、前記樹脂型ごと加熱処理を行うことで樹脂型を溶解・除去し、かつ前記熱可塑性樹脂をアモルファスカーボン化することを特徴とする。
【００１２】
上記構成の発明では、安価な熱可塑性樹脂で型を作製し、使い捨てにするので精度よく形成でき、母型の型も長く使える。また樹脂型はアモルファスカーボン化の際の１０００℃を超える温度で完全に炭化し、消失するのでヘッド内に残留することもない。
【００１３】
請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記樹脂型は、リソグラフィー工程で成形された母型から第１の金型を作成し、前記第１の金型から作成した第２の金型を用いて作成されることを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、母型から作成した金型を介して樹脂型を作るので、高価な母型を傷めることなく大量に樹脂型を作ることができる
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成としたので、安価で高精度な成形のできるインクジェット記録ヘッドの製造方法とすることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法が示されている。
【００１７】
まず図１（ａ）に示されているように、アクリルなどの熱可塑性樹脂で形成された樹脂型１０にフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂１２を注入する。樹脂型１０の素材としては融点が６０℃〜１８０℃程度の熱可塑性樹脂が望ましい。少なくとも、熱硬化性樹脂の加熱処理の際に速やかに溶解・排出されるような低めの融点をもつ樹脂を選択する。例えばポリエチレン（ＰＥ）：１３０℃程度、ポリプロピレン（ＰＰ）：１３０〜１８０℃、ポリメタクリル酸メチル：１４０℃程度、などのように加熱処理の初期段階で融点となるような熱可塑性樹脂が望ましい。
【００１８】
注入される熱硬化性樹脂１２は常温で溶媒に溶解して液状となり、１００℃程度の比較的低い温度で硬化する点などから、フェノール樹脂が好適である。
【００１９】
次に図１（ｂ）のように、この樹脂型１０ごと加熱処理を行う。この加熱処理は熱硬化樹脂１２をアモルファスカーボン化するための工程であり、例えばアクリル樹脂の樹脂型１０ごと１０００℃まで加熱処理を行えば、樹脂型１０は２００℃程度で溶出するので図１（ｂ）のように熱硬化樹脂１２のみが残る。
【００２０】
樹脂型１０が溶出し切らずに残っても、熱可塑性樹脂自体が１０００℃の高温で消失するので樹脂型１０は完全に消え、アモルファス（ガラス）化したカーボンのみが残る。このため、熱硬化性樹脂１２の加熱処理は樹脂の硬化（焼成）と樹脂型１０の除去の両方の意味を持つ。
【００２１】
図１（ｃ）のように、加熱処理後の熱硬化樹脂１２はノズル１４、インク流路１６、チャンバー１８などインクジェット記録ヘッド用のノズル・チャンバープレートとしての形態を備えているので、振動板２０、ＰＺＴ素子２２、金属電極２４などの部品を適宜配置すればインクジェット記録ヘッドとすることができる。
【００２２】
図２には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの加熱処理における温度変化が示されている。
【００２３】
図２（ａ）は縦軸に樹脂型１０ごと加熱処理を行う際の温度、横軸に時間（分）をとったグラフであり、まず加熱前に図２（ｂ）のように樹脂型１０に熱硬化性樹脂１２を注入する。
【００２４】
次いで加熱・昇温し３００℃前後の温度を保持することで樹脂型１０を流出させる（図中Ａの範囲）。図２（ｃ）のように樹脂型１０は流出し、熱硬化樹脂１２はすでに硬化しているので変形などの恐れはなく樹脂型１０の除去のみを行うことができる。
【００２５】
さらに昇温を続けることで、１０００℃以上になれば図２（ｄ）のように樹脂型１０の残滓は炭化・消失し、熱硬化樹脂１２はアモルファスカーボン化し、優れた耐久性、耐インク性をもつインクジェット記録ヘッドを形成することができる。
【００２６】
図３には第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構造が示されている。
【００２７】
図３（ａ）はインク供給側からノズルプレートを見た平面図である。図３（ａ）に示されているように、ノズル１４の周囲にチャンバー１８が形成され、チャンバー１８にインクを供給するインク流路１６が連通している。図中のＡ−Ａ’を結ぶ線上の断面を図３（ｂ）に示す。アモルファスカーボン化した熱硬化性樹脂１２からなるノズルプレートにはノズル１４、チャンバー１８、インク流路１６が形成され、ノズル１４の反対面には振動板２０が設けられ、ＰＺＴ素子２２によって駆動されてノズル１４からインク滴を吐出する。
【００２８】
図４には、本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法が示されている。本実施例では母型からＮｉ電鋳などで金型を経由し樹脂型を作る。
【００２９】
まず図４（ａ）に示されているように、ＬＩＧＡプロセス、Ｓｉプロセスなどのリソグラフィー工程で母型３０を作成する。母型３０は微細で深い（アスペクト比の高い）凹凸にも対応できるＬＩＧＡプロセスなどでＰＭＭＡやＳｉ基板、感光性ガラスなどの素材を加工して作るのが望ましい。この母型３０は完成するノズルプレートと同形状である。
【００３０】
この母型３０上に、図４（ｂ）のようにＮｉ電鋳などの手法を用いて第１金型３２を形成する。この第１金型３２が雌型となり、以後のプロセスでこの第１金型３２を使用することで高価な母型３０の損傷を防ぎながら大量に樹脂型を作ることができる。
【００３１】
次に第１金型３２の表面に適切な表面処理を施した後、図４（ｃ）のように第１金型３２上に、更にＮｉ電鋳で第２金型３４を形成する。この第２金型３４が雄型となり、樹脂型を作る型となる。
【００３２】
図４（ｄ）のように第２金型３４にアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を注入し、樹脂型１０を形成する。この樹脂型１０がノズルプレートを作る際の型となる。
【００３３】
図４（ｅ）のように樹脂型１０に熱硬化性樹脂１２を注入し、最終形態となるノズルプレートの形を作る。以後は第１実施形態と同様である。
【００３４】
次いで樹脂型１０ごと１０００℃程度の熱処理を行うことで図４（ｆ）のように樹脂型１０を流出・除去する。樹脂型１０は２００℃程度で流れ出し、除去されるので離型の必要がない。プレートに樹脂型１０の残滓が残った場合でも１０００℃の高温で消失するので、アモルファスカーボン化した熱硬化樹脂１２のみが残る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程における温度変化を示す図である。
【図３】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドの構造を示す図である。
【図４】本発明の第２形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０    樹脂型
１２    熱硬化樹脂
１４    ノズル
１６    インク流路
１８    チャンバー
３０    母型
３２    第１金型
３４    第２金型
【図１】
2005349631.tif 000003
【図２】
2005349631.tif 000004
【図３】
2005349631.tif 000005
【図４】
2005349631.tif 000006